Transmisi Tenaga Listrik

Transmisi Tenaga Listrik

Transmisi tenaga listrik adalah suatu proses dimana tenaga listrik yang dihasilkan di pembangkit listrik diangkut dalam jumlah besar melalui jarak yang jauh untuk digunakan pada akhirnya oleh konsumen. Tenaga listrik dikirim dari pembangkit listrik ke konsumen akhir melalui saluran transmisi. Jalur transmisi, ketika saling berhubungan satu sama lain, menjadi jaringan transmisi.

Jaringan transmisi ini bersama dengan pembangkit listrik dan gardu induk dikenal sebagai 'jaringan transmisi' atau hanya 'jaringan'. Sebuah jaringan transmisi khas ditunjukkan pada Gambar 1. Jaringan transmisi yang saling berhubungan di tingkat nasional dikenal sebagai 'grid Nasional'. Energi biasanya ditransmisikan dalam jaringan dengan arus bolak-balik tiga fasa (AC). Karena keterlibatan tenaga listrik dalam jumlah besar dan karena sifat-sifat listrik, transmisi yang melibatkan jarak jauh biasanya terjadi pada tegangan tinggi (33 kV atau lebih tinggi). Tenaga listrik biasanya diangkut ke gardu induk di dekat titik konsumsi yang merupakan daerah berpenduduk atau kompleks industri. Di gardu induk, daya listrik tegangan tinggi diubah menjadi tegangan rendah yang sesuai untuk penggunaan konsumen, dan kemudian diangkut ke pengguna akhir melalui jalur distribusi listrik tegangan rendah

Gbr 1 Jaringan transmisi biasa

Efisiensi transmisi dan rugi-rugi transmisi

Mentransmisikan listrik pada tegangan tinggi mengurangi fraksi energi yang hilang karena resistansi, yang bervariasi tergantung pada konduktor tertentu, arus yang mengalir, dan panjang saluran transmisi. Untuk jumlah daya tertentu, tegangan yang lebih tinggi mengurangi arus dan dengan demikian rugi-rugi resistif pada konduktor. Efisiensi transmisi ditingkatkan dengan meningkatkan tegangan transmisi menggunakan transformator step-up yang memiliki efek mengurangi arus di konduktor, sekaligus menjaga daya yang ditransmisikan hampir sama dengan input daya. Pengurangan arus yang mengalir melalui konduktor mengurangi rugi-rugi pada penghantar dan karena, menurut hukum Ohm, rugi-rugi sebanding dengan kuadrat arus, mengurangi separuh arus menghasilkan penurunan rugi-rugi transmisi empat kali lipat. Arus yang berkurang berarti I ² . yang lebih rendah R (kuadrat dari arus I dikalikan dengan resistansi konduktor R) kerugian dalam sistem, lebih sedikit luas penampang kabel konduktor listrik berarti lebih sedikit keterlibatan modal dan penurunan arus menyebabkan peningkatan pengaturan tegangan sistem transmisi daya dan peningkatan pengaturan tegangan menunjukkan kualitas kekuasaan. Karena ketiga alasan ini, daya listrik sebagian besar ditransmisikan pada tingkat tegangan tinggi.

Oleh karena itu tenaga listrik untuk dapat diangkut secara efisien ke jarak jauh membutuhkan tegangan tinggi. Tegangan ini bisa 33 kV, 66 kV, 110 kV, 132 kV, 220 kV, 400 kV atau bahkan lebih tinggi. Tegangan generator pembangkit listrik biasanya berkisar antara 11 kV hingga 25 kV. Tenaga listrik yang dihasilkan pertama-tama diangkut dari generator ke trafo di pembangkit listrik. Trafo meningkatkan tegangan ke tegangan grid. Generator kemudian disinkronkan dengan jaringan dan daya yang dihasilkan ditransmisikan ke konsumen akhir. Di ujung titik konsumsi, saluran transmisi terhubung ke gardu induk. Di sini trafo gardu induk mengubah tegangan daya listrik dari tegangan tinggi ke tingkat yang lebih rendah. Dari gardu induk tenaga listrik bertegangan lebih rendah didistribusikan ke konsumen tenaga listrik melalui jalur distribusi.

Komponen utama jaringan transmisi tenaga listrik adalah sebagai berikut.

gardu induk

Gardu induk mengubah tegangan dari tinggi ke rendah, atau sebaliknya, atau melakukan salah satu dari beberapa fungsi penting lainnya. Gardu induk bervariasi dalam ukuran dan konfigurasi. Antara stasiun pembangkit dan titik konsumsi, daya listrik dapat mengalir melalui beberapa gardu induk pada tingkat tegangan yang berbeda.

Gardu transmisi menghubungkan dua atau lebih saluran transmisi. Kasus paling sederhana adalah di mana semua saluran transmisi memiliki tegangan yang sama. Dalam kasus seperti itu, gardu induk berisi sakelar tegangan tinggi yang memungkinkan saluran dihubungkan atau diisolasi untuk pembersihan atau pemeliharaan gangguan. Stasiun transmisi biasanya memiliki trafo untuk mengkonversi antara dua tegangan transmisi, kontrol tegangan, perangkat koreksi faktor daya seperti kapasitor, reaktor, atau kompensator VAR statis, dan peralatan seperti trafo pemindah fasa untuk mengontrol aliran daya antara dua sistem tenaga yang berdekatan.

Gardu transmisi dapat berkisar dari yang sederhana hingga yang kompleks. Sebuah 'stasiun switching' kecil biasanya terdiri dari bus ditambah beberapa pemutus arus. Gardu transmisi besar biasanya ditampung di area yang luas (beberapa hektar) dan memiliki beberapa level tegangan, banyak pemutus sirkuit dan sejumlah besar peralatan proteksi dan kontrol (transformator tegangan dan arus, relai, dan sistem SCADA). Gardu induk modern dipasang sesuai standar internasional seperti Standar IEC 61850.

Gardu induk bervariasi dalam ukuran dan konfigurasi tetapi dapat mencakup beberapa hektar; mereka dibersihkan dari vegetasi dan biasanya dilapisi dengan kerikil. Mereka biasanya dipagari, dan dicapai dengan jalan akses permanen. Secara umum, gardu induk mencakup berbagai struktur, konduktor, pagar, pencahayaan, dan fitur lain yang menghasilkan tampilan 'industri'.

Menara transmisi

Menara transmisi  adalah komponen yang paling terlihat dari sistem transmisi tenaga. Mereka digunakan dalam sistem AC dan DC tegangan tinggi. Sebuah menara transmisi biasanya struktur baja tinggi. Fungsinya adalah untuk menjaga agar penghantar tegangan tinggi (saluran listrik) terpisah dari lingkungan dan satu sama lain. Berbagai macam bentuk, ukuran, dan desain menara ada yang umumnya menggunakan kisi-kisi terbuka atau monopole, tetapi umumnya sangat tinggi dengan ketinggian berkisar antara 15 m hingga 55 m dan lengan silang selebar 30 m. Selain baja, bahan lain dapat digunakan, termasuk beton dan kayu.

Ada empat kategori utama menara transmisi. Mereka adalah suspensi, terminal, ketegangan, dan transposisi. Beberapa menara transmisi menggabungkan fungsi dasar ini.

Menara harus dirancang untuk membawa tiga (atau kelipatan tiga) konduktor. Menara biasanya terbuat dari kisi atau rangka baja. Isolator adalah piringan kaca atau porselen yang dirangkai dalam tali atau batang panjang yang panjangnya bergantung pada tegangan saluran dan kondisi lingkungan.

Biasanya, satu atau dua kabel arde, juga disebut kabel 'penjaga', ditempatkan di atas untuk mencegat petir dan mengalihkannya ke arde tanpa bahaya. Menara untuk tegangan tinggi dan ekstra tinggi biasanya dirancang untuk membawa dua atau lebih sirkuit listrik.

Jalur transmisi

Tenaga listrik ditransmisikan pada tegangan tinggi (110 kV atau lebih tinggi) untuk mengurangi energi yang hilang dalam transmisi jarak jauh. Daya biasanya ditransmisikan melalui saluran listrik di atas kepala. Transmisi listrik bawah tanah memiliki biaya yang jauh lebih tinggi dan batasan operasional yang lebih besar, tetapi terkadang digunakan di daerah perkotaan atau lokasi sensitif.

Saluran transmisi biasanya menggunakan arus bolak-balik tiga fase tegangan tinggi. Teknologi arus searah tegangan tinggi (HVDC) digunakan untuk efisiensi yang lebih besar dalam jarak yang sangat jauh (biasanya beberapa ratus kilometer). Tautan HVDC juga digunakan untuk menstabilkan terhadap masalah kontrol di jaringan distribusi daya besar di mana beban baru yang tiba-tiba atau pemadaman listrik di satu bagian jaringan dapat mengakibatkan masalah sinkronisasi dan kegagalan bertingkat.

Umumnya, beberapa konduktor digantung pada menara transmisi untuk setiap rangkaian listrik. Konduktor dibangun terutama dari konduktor logam bengkok. Konduktor overhead tegangan tinggi tidak ditutupi oleh isolasi. Bahan konduktor biasanya adalah baja konduktor aluminium yang diperkuat (ACSR) yang merupakan jenis spesifik dari konduktor untai berkekuatan tinggi dan berkapasitas tinggi. Untaian luar terbuat dari kawat aluminium yang ditarik keras yang dibuat dari tidak kurang dari 99,5% batang aluminium elektrolitik murni kelas EC dan kandungan tembaga tidak melebihi 0,04%. Paduan aluminium dengan kemurnian tinggi dipilih karena konduktivitasnya yang sangat baik, bobot rendah, dan biaya rendah. Untaian tengah terbuat dari baja untuk kekuatan yang dibutuhkan untuk menopang berat tanpa meregangkan aluminium karena keuletannya. Ini memberi konduktor kekuatan tarik tinggi secara keseluruhan. Tembaga sebelumnya digunakan untuk transmisi overhead tetapi aluminium lebih ringan, hanya menghasilkan sedikit penurunan kinerja dan biaya jauh lebih sedikit.

Hak jalan dan akses jalan

Hak jalan (ROW) untuk koridor transmisi mencakup tanah yang disisihkan untuk jalur transmisi dan fasilitas terkait, yang diperlukan untuk memfasilitasi pemeliharaan, dan untuk menghindari risiko kebakaran dan kecelakaan lainnya. Ini memberikan margin keamanan antara saluran tegangan tinggi dan struktur dan vegetasi di sekitarnya. Beberapa pembukaan vegetasi mungkin diperlukan untuk alasan keamanan dan/atau akses. ROW umumnya terdiri dari vegetasi asli atau tanaman yang dipilih untuk pola pertumbuhan yang menguntungkan (pertumbuhan lambat dan ketinggian dewasa rendah). Namun, dalam beberapa kasus, jalan akses merupakan bagian dari ROW dan memberikan akses yang lebih nyaman untuk kendaraan perbaikan dan inspeksi. Lebar ROW bervariasi tergantung pada peringkat tegangan saluran transmisi. Jalan akses ke struktur saluran transmisi untuk konstruksi dan pemeliharaan saluran biasanya diperlukan, dan mungkin diaspal atau berkerikil.